React의 동시성 렌더링 스케줄러 마스터하기: 프레임 시간 예산 관리

끊임없이 진화하는 웹 개발 환경에서, 매끄럽고 반응성 좋은 사용자 경험(UX)을 제공하는 것은 무엇보다 중요합니다. 전 세계 사용자는 자신의 기기, 네트워크 상태, UI의 복잡성에 관계없이 애플리케이션이 빠르고, 부드럽고, 상호작용적이기를 기대합니다. 현대의 자바스크립트 프레임워크, 특히 React는 이러한 요구를 해결하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 이를 가능하게 하는 React의 핵심에는 정교한 동시성 렌더링 스케줄러(Concurrent Rendering Scheduler)가 있으며, 이는 렌더링 작업을 더 지능적으로 관리하고 결정적으로 프레임 시간 예산(Frame Time Budget)을 관리할 수 있게 해주는 강력한 메커니즘입니다.

이 종합 가이드에서는 React의 동시성 렌더링 스케줄러의 복잡성을 깊이 파고들어, 특히 프레임 시간 예산을 어떻게 관리하는지에 초점을 맞출 것입니다. 우리는 그 기본 원리, 해결하는 문제점, 그리고 개발자가 이 기능을 활용하여 고성능의 전 세계적으로 접근 가능한 애플리케이션을 구축하기 위한 실용적인 전략을 탐구할 것입니다.

프레임 시간 예산 관리의 중요성

React의 구체적인 구현을 살펴보기 전에, 왜 프레임 시간 예산 관리가 현대 웹 애플리케이션에 그토록 중요한지 이해하는 것이 필수적입니다. "프레임"이라는 개념은 단일 화면 새로고침을 의미합니다. 대부분의 디스플레이에서 이는 초당 60회 발생하며, 이는 각 프레임이 렌더링되는 데 약 16.67밀리초(ms)의 시간이 있다는 것을 의미합니다. 이것이 바로 흔히 말하는 16ms 예산입니다.

만약 웹 애플리케이션이 프레임을 렌더링하는 데 이 예산보다 오래 걸리면, 브라우저는 해당 프레임을 "드롭"하게 되어 버벅거리거나, 끊기거나, 반응이 없는 UI를 초래합니다. 이는 사용자가 즉시 알아차리고 답답함을 느끼게 되며, 특히 애니메이션, 스크롤링, 또는 폼 입력과 같은 상호작용적인 컴포넌트에서 더욱 그렇습니다.

전통적인 렌더링의 문제점:

• 장기 실행 작업: 동시성 이전 시대에 React(그리고 많은 다른 프레임워크들)는 단일 동기 스레드에서 작동했습니다. 만약 컴포넌트의 렌더링이 너무 오래 걸리면, 메인 스레드를 차단하여 렌더링이 완료될 때까지 사용자 상호작용(클릭이나 타이핑 등)이 처리되는 것을 막았습니다.
• 예측 불가능한 성능: 렌더링 성능은 매우 예측하기 어려웠습니다. 데이터나 UI 복잡성의 작은 변화가 렌더링 시간을 크게 달라지게 만들어, 부드러운 경험을 보장하기 어려웠습니다.
• 우선순위의 부재: 모든 렌더링 작업은 동일한 중요도로 처리되었습니다. 긴급한 업데이트(예: 사용자 입력)를 덜 중요한 업데이트(예: 백그라운드 데이터 가져오기)보다 우선 처리하는 내재적인 메커니즘이 없었습니다.

이러한 문제들은 글로벌 컨텍스트에서 더욱 증폭됩니다. 인터넷 인프라가 덜 견고하거나 구형 기기를 사용하는 지역에서 애플리케이션에 접근하는 사용자들은 훨씬 더 큰 장애물에 직면합니다. 제대로 관리되지 않는 프레임 시간 예산은 전 세계 사용자 기반의 상당 부분에게 애플리케이션을 거의 사용할 수 없게 만들 수 있습니다.

React의 동시성 렌더링 소개

React 동시성 모드(현재 React 18의 기본값)는 React가 애플리케이션을 렌더링하는 방식에 근본적인 변화를 가져왔습니다. 핵심 아이디어는 React가 렌더링을 중단, 일시 중지, 재개할 수 있도록 하는 것입니다. 이는 브라우저의 렌더링 파이프라인을 인지하고 그에 따라 작업의 우선순위를 정할 수 있는 새로운 스케줄러를 통해 달성됩니다.

주요 개념:

• 시간 분할(Time Slicing): 스케줄러는 크고 동기적인 렌더링 작업을 더 작은 덩어리로 나눕니다. 이 덩어리들은 여러 프레임에 걸쳐 실행될 수 있으며, 이를 통해 React는 덩어리 사이에서 브라우저에 제어권을 양보할 수 있습니다. 이는 메인 스레드가 사용자 상호작용 및 이벤트 처리와 같은 중요한 작업을 위해 계속 사용 가능하도록 보장합니다.
• 재진입성(Re-entrancy): React는 이제 컴포넌트의 생명주기 중간에 렌더링을 일시 중지하고 나중에, 잠재적으로 다른 순서로나 다른 작업이 완료된 후에 재개할 수 있습니다. 이는 다양한 유형의 업데이트를 끼워 넣는 데 중요합니다.
• 우선순위(Priorities): 스케줄러는 다양한 렌더링 작업에 우선순위를 할당합니다. 예를 들어, 긴급한 업데이트(예: 입력 필드에 타이핑)는 덜 긴급한 업데이트(예: API에서 가져온 목록 업데이트)보다 높은 우선순위를 받습니다.

핵심적으로, 동시성 렌더링은 작업을 지능적으로 스케줄링하고 분할하여 프레임 시간 예산을 관리하는 것에 관한 것입니다.

React 스케줄러: 동시성 렌더링의 엔진

React 스케줄러는 동시성 렌더링의 배후 지휘자입니다. 언제 렌더링할지, 무엇을 렌더링할지, 그리고 프레임 시간 예산에 맞추기 위해 작업을 어떻게 분할할지를 결정하는 책임을 집니다. 이는 브라우저의 requestIdleCallback 및 requestAnimationFrame API와 상호작용하여 작업을 효율적으로 스케줄링합니다.

작동 방식:

1. 작업 큐: 스케줄러는 작업(예: 컴포넌트 업데이트, 이벤트 핸들러)의 큐를 유지합니다.
2. 우선순위 수준: 각 작업에는 우선순위 수준이 할당됩니다. React는 가장 높은 수준(예: 사용자 입력)부터 가장 낮은 수준(예: 백그라운드 데이터 가져오기)까지 이산적인 우선순위 수준 시스템을 가지고 있습니다.
3. 스케줄링 결정: 브라우저가 유휴 상태일 때(즉, 프레임 예산 내에 시간이 있을 때), 스케줄러는 큐에서 가장 우선순위가 높은 작업을 선택하여 실행을 스케줄링합니다.
4. 시간 분할 실행: 만약 작업이 현재 프레임의 남은 시간 내에 완료하기에 너무 크다면, 스케줄러는 그것을 "분할"합니다. 작업의 일부를 수행한 다음 브라우저에 양보하고, 나머지 작업은 다음 프레임을 위해 스케줄링합니다.
5. 중단 및 재개: 낮은 우선순위의 작업이 처리되는 동안 더 높은 우선순위의 작업이 발생하면, 스케줄러는 낮은 우선순위의 작업을 중단하고, 높은 우선순위의 작업을 처리한 다음, 중단된 작업을 나중에 재개할 수 있습니다.

이 동적인 스케줄링은 React가 가장 중요한 업데이트가 먼저 처리되도록 보장하여 메인 스레드가 차단되는 것을 방지하고 UI의 반응성을 유지할 수 있게 합니다.

실전에서의 프레임 시간 예산 관리 이해하기

스케줄러의 주된 목표는 렌더링 작업이 사용 가능한 프레임 시간을 초과하지 않도록 하는 것입니다. 여기에는 몇 가지 핵심 전략이 포함됩니다:

1. 작업의 시간 분할

React가 큰 컴포넌트 트리를 렌더링하거나 복잡한 상태 업데이트를 처리하는 것과 같은 중요한 렌더링 작업을 수행해야 할 때 스케줄러가 개입합니다. 전체 작업을 한 번에 완료하는 대신(이는 수십 밀리초가 걸려 16ms 예산을 초과할 수 있음), 작업을 더 작은 단위로 나눕니다.

예시: 렌더링해야 할 큰 항목 목록을 상상해 보세요. 동기 모델에서는 React가 모든 항목을 한 번에 렌더링하려고 시도할 것입니다. 만약 이것이 50ms가 걸린다면, 그 시간 동안 UI는 멈추게 됩니다. 시간 분할을 사용하면, React는 처음 10개 항목을 렌더링한 다음 양보할 수 있습니다. 다음 프레임에서는 다음 10개를 렌더링하는 식입니다. 이는 사용자가 목록이 점진적으로 나타나는 것을 보게 되지만, 그 과정 내내 UI는 반응성을 유지한다는 것을 의미합니다.

스케줄러는 경과 시간을 지속적으로 모니터링합니다. 만약 프레임 예산의 끝에 가까워지고 있다고 감지하면, 현재 작업을 일시 중지하고 나머지는 다음 가능한 기회에 스케줄링할 것입니다.

2. 업데이트 우선순위 지정

React의 스케줄러는 다양한 유형의 업데이트에 다른 우선순위 수준을 할당합니다. 이를 통해 덜 중요한 작업을 더 중요한 업데이트를 위해 미룰 수 있습니다.

우선순위 수준(개념):

• `Immediate` (최상): 즉각적인 피드백이 필요한 사용자 입력과 같은 것들을 위한 것입니다.
• `UserBlocking` (높음): 모달이 나타나거나 폼 제출이 확인되는 것과 같이 사용자가 기다리는 중요한 UI 업데이트를 위한 것입니다.
• `Normal` (중간): 즉시 보이지 않는 항목 목록 렌더링과 같은 덜 중요한 업데이트를 위한 것입니다.
• `Low` (낮음): 즉각적인 사용자 상호작용에 직접적인 영향을 미치지 않는 데이터 가져오기와 같은 백그라운드 작업을 위한 것입니다.
• `Offscreen` (최하): 현재 사용자에게 보이지 않는 컴포넌트를 위한 것입니다.

높은 우선순위의 업데이트(예: 사용자가 버튼을 클릭)가 발생하면, 스케줄러는 진행 중일 수 있는 모든 낮은 우선순위의 작업을 즉시 중단합니다. 이는 UI가 사용자 행동에 즉시 반응하도록 보장하며, 다양한 네트워크 속도와 기기 성능을 가진 다양한 인구가 사용하는 애플리케이션에 매우 중요합니다.

3. 동시성 기능과 그 영향

React 18은 동시성 렌더링과 그 프레임 시간 예산 관리 능력을 활용하는 여러 기능을 도입했습니다:

• startTransition: 이 API를 사용하면 특정 상태 업데이트를 "전환(transition)"으로 표시할 수 있습니다. 전환은 UI를 차단할 필요가 없는 긴급하지 않은 업데이트입니다. 이는 큰 목록을 필터링하거나 페이지 간을 이동하는 것과 같이 UI 업데이트에 약간의 지연이 허용되는 작업에 완벽합니다. 스케줄러는 UI 반응성을 유지하는 것을 우선시하고 전환 업데이트를 백그라운드에서 렌더링할 것입니다.
• useDeferredValue: startTransition과 유사하게, useDeferredValue는 UI의 일부 업데이트를 지연시킬 수 있게 해줍니다. 이는 사용자 경험에 부정적인 영향을 주지 않고 지연될 수 있는 비용이 많이 드는 계산이나 렌더링에 유용합니다. 예를 들어, 사용자가 검색 상자에 입력하는 경우, 사용자가 타이핑을 마치거나 잠시 멈출 때까지 검색 결과 렌더링을 지연시킬 수 있습니다.
• 자동 배치(Automatic Batching): 이전 버전의 React에서는 이벤트 핸들러 내의 여러 상태 업데이트가 함께 배치되었습니다. 그러나 프라미스, 타임아웃 또는 네이티브 이벤트 핸들러의 업데이트는 배치되지 않았습니다. React 18은 출처에 관계없이 모든 상태 업데이트를 자동으로 배치하여, 재렌더링 횟수를 크게 줄이고 성능을 향상시킵니다. 이는 전체적인 렌더링 작업을 줄여 프레임 시간 예산에 암묵적으로 도움을 줍니다.

이러한 기능들은 글로벌 애플리케이션을 구축하는 데 있어 게임 체인저입니다. 저대역폭 지역의 사용자는 스케줄러가 업데이트가 적용되는 시점과 방식을 지능적으로 관리하므로 더 부드러운 탐색과 상호작용을 경험할 수 있습니다.

동시성 렌더링으로 애플리케이션 최적화하기 위한 전략

React의 스케줄러가 많은 힘든 일을 처리하지만, 개발자들은 애플리케이션을 더욱 최적화하고 전 세계적으로 잘 작동하도록 보장하기 위한 전략을 사용해야 합니다.

1. 비용이 많이 드는 계산 식별 및 분리

첫 번째 단계는 계산 비용이 많이 드는 컴포넌트나 작업을 식별하는 것입니다. React 개발자 도구 프로파일러와 같은 도구는 성능 병목 현상을 정확히 찾아내는 데 매우 유용합니다.

실행 가능한 통찰: 일단 식별되면, 컴포넌트에는 React.memo를, 값에는 useMemo를 사용하여 비용이 많이 드는 계산을 메모이제이션하는 것을 고려해 보세요. 그러나 신중해야 합니다. 과도한 메모이제이션은 오버헤드를 유발할 수도 있습니다.

2. startTransition과 useDeferredValue를 적절하게 활용

이러한 동시성 기능들은 중요하지 않은 업데이트를 관리하는 데 가장 좋은 친구입니다.

예시: 수많은 위젯이 있는 대시보드를 생각해 보세요. 사용자가 한 위젯 내에서 테이블을 필터링한다면, 그 필터링 작업은 계산 집약적일 수 있습니다. 전체 대시보드를 차단하는 대신, 필터링을 트리거하는 상태 업데이트를 startTransition으로 감싸세요. 이렇게 하면 테이블이 필터링되는 동안 사용자가 다른 위젯과 계속 상호작용할 수 있습니다.

예시 (글로벌 컨텍스트): 다국적 전자상거래 사이트에는 필터를 적용하는 데 시간이 걸릴 수 있는 상품 목록 페이지가 있을 수 있습니다. 필터 업데이트에 startTransition을 사용하면 탐색이나 "장바구니에 담기" 버튼과 같은 다른 UI 요소가 반응성을 유지하여 느린 연결이나 성능이 낮은 기기를 사용하는 사용자에게 더 나은 경험을 제공합니다.

3. 컴포넌트를 작고 집중적으로 유지

더 작고 집중된 컴포넌트는 스케줄러가 관리하기 더 쉽습니다. 컴포넌트가 작으면 렌더링 시간이 일반적으로 더 짧아져 프레임 예산에 맞추기 쉬워집니다.

실행 가능한 통찰: 크고 복잡한 컴포넌트를 더 작고 재사용 가능한 컴포넌트로 분해하세요. 이는 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 코드 유지보수성과 글로벌 개발팀 전체의 재사용성을 향상시킵니다.

4. 데이터 가져오기 및 상태 관리 최적화

데이터를 가져오고 관리하는 방식은 렌더링 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 비효율적인 데이터 가져오기는 불필요한 재렌더링이나 동시에 처리되는 많은 양의 데이터로 이어질 수 있습니다.

실행 가능한 통찰: 페이지네이션, 지연 로딩, 데이터 정규화와 같은 효율적인 데이터 가져오기 전략을 구현하세요. React Query나 Apollo Client와 같은 라이브러리는 서버 상태를 효과적으로 관리하여 컴포넌트와 스케줄러의 부담을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

5. 코드 분할 및 지연 로딩

대규모 애플리케이션, 특히 대역폭이 제약이 될 수 있는 글로벌 사용자를 대상으로 하는 경우 코드 분할과 지연 로딩은 필수적입니다. 이는 사용자가 현재 보기에 필요한 자바스크립트 코드만 다운로드하도록 보장합니다.

예시: 복잡한 보고 도구에는 다양한 모듈이 있을 수 있습니다. React.lazy와 Suspense를 사용하여 이러한 모듈을 필요에 따라 로드할 수 있습니다. 이는 초기 로드 시간을 줄이고 스케줄러가 애플리케이션의 보이는 부분을 먼저 렌더링하는 데 집중할 수 있게 합니다.

6. 프로파일링 및 반복적인 최적화

성능 최적화는 지속적인 과정입니다. 특히 새로운 기능을 도입하거나 중요한 변경을 한 후에는 정기적으로 애플리케이션을 프로파일링하세요.

실행 가능한 통찰: 프로덕션 빌드(또는 프로덕션을 모방한 스테이징 환경)에서 React 개발자 도구 프로파일러를 사용하여 성능 저하를 식별하세요. 렌더링 중 시간이 어디에서 소비되는지, 그리고 스케줄러가 해당 작업을 어떻게 관리하는지 이해하는 데 집중하세요.

글로벌 고려사항 및 모범 사례

글로벌 사용자를 위한 애플리케이션을 구축할 때 프레임 시간 예산 관리는 더욱 중요해집니다. 사용자 환경의 다양성은 성능에 대한 선제적인 접근을 요구합니다.

1. 네트워크 지연 시간 및 대역폭

세계 각지의 사용자들은 매우 다른 네트워크 조건을 경험할 것입니다. 빈번하고 큰 데이터 전송에 크게 의존하는 애플리케이션은 저대역폭 지역에서 성능이 저하될 것입니다.

모범 사례: 데이터 페이로드를 최적화하고, 캐싱 메커니즘을 활용하며, 적절한 경우 오프라인 우선 전략을 고려하세요. 비용이 많이 드는 클라이언트 측 계산은 지속적인 서버 통신에 의존하기보다 스케줄러에 의해 효율적으로 처리되도록 하세요.

2. 기기 성능

전 세계적으로 사용되는 기기의 범위는 고급 스마트폰과 데스크톱에서부터 구형이고 성능이 낮은 컴퓨터와 태블릿에 이르기까지 극적으로 다양합니다.

모범 사례: 점진적 기능 저하(graceful degradation)를 염두에 두고 설계하세요. 성능이 낮은 기기에서도 애플리케이션이 사용 가능하고 반응성을 유지하도록 동시성 기능을 사용하세요. 필수적이거나 다양한 기기에서 성능 테스트를 철저히 거치지 않은 한, 계산량이 많은 애니메이션이나 효과는 피하세요.

3. 국제화(i18n) 및 현지화(l10n)

스케줄러와 직접적인 관련은 없지만, 애플리케이션을 국제화하고 현지화하는 과정에서 성능 고려사항이 발생할 수 있습니다. 큰 번역 파일이나 복잡한 서식 로직은 렌더링 오버헤드를 증가시킬 수 있습니다.

모범 사례: i18n/l10n 라이브러리를 최적화하고 동적으로 로드되는 번역이 효율적으로 처리되도록 하세요. 스케줄러는 즉시 보이지 않는 현지화된 콘텐츠의 렌더링을 지연시킴으로써 도움을 줄 수 있습니다.

4. 다양한 환경에서의 테스트

실제 글로벌 조건을 시뮬레이션하는 환경에서 애플리케이션을 테스트하는 것이 중요합니다.

모범 사례: 브라우저 개발자 도구를 사용하여 다양한 네트워크 조건과 기기 유형을 시뮬레이션하세요. 가능하다면, 다양한 지리적 위치와 다른 하드웨어 구성을 가진 개인들과 사용자 테스트를 수행하세요.

React 렌더링의 미래

동시성 렌더링에 대한 React의 여정은 여전히 진화하고 있습니다. 생태계가 성숙하고 더 많은 개발자가 이러한 새로운 패러다임을 받아들임에 따라, 렌더링 성능을 관리하기 위한 훨씬 더 정교한 도구와 기술을 기대할 수 있습니다.

프레임 시간 예산 관리에 대한 강조는 모든 사용자에게, 어디에서나 고품질의 사용자 경험을 제공하려는 React의 약속을 증명합니다. 동시성 렌더링과 그 스케줄링 메커니즘의 원리를 이해하고 적용함으로써, 개발자들은 기능이 풍부할 뿐만 아니라 사용자의 위치나 기기에 관계없이 탁월하게 성능이 좋고 반응성이 뛰어난 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

결론

정교한 프레임 시간 예산 관리를 갖춘 React의 동시성 렌더링 스케줄러는 성능 좋은 웹 애플리케이션을 구축하는 데 있어 중요한 도약을 의미합니다. 작업을 분할하고, 업데이트의 우선순위를 정하며, 전환 및 지연된 값과 같은 기능을 활성화함으로써 React는 복잡한 렌더링 작업 중에도 사용자 인터페이스가 반응성을 유지하도록 보장합니다.

글로벌 사용자에게 이 기술은 단순한 최적화가 아니라 필수입니다. 이는 다양한 네트워크 조건, 기기 성능, 그리고 사용자 기대에 의해 생성된 격차를 메웁니다. 동시성 기능을 적극적으로 활용하고, 데이터 처리를 최적화하며, 프로파일링과 테스트를 통해 성능에 계속 집중함으로써, 개발자들은 전 세계 사용자를 기쁘게 하는 진정으로 뛰어난 사용자 경험을 만들 수 있습니다.

React의 스케줄러를 마스터하는 것은 현대 웹 개발의 모든 잠재력을 발휘하는 열쇠입니다. 동시성을 받아들이고, 모두에게 빠르고, 부드럽고, 접근 가능한 애플리케이션을 구축하세요.